利用宽方位三维地震属性预测页岩裂缝发育区的研究

张宇生 (东方地球物理公司新兴物探开发处，河北 涿州 072751)

梁 兴 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

余 刚 (东方地球物理公司新兴物探开发处，河北 涿州 072751)

姚逢昌 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

利用宽方位三维地震属性预测页岩裂缝发育区的研究

张宇生 (东方地球物理公司新兴物探开发处，河北 涿州 072751)

梁 兴 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

余 刚 (东方地球物理公司新兴物探开发处，河北 涿州 072751)

姚逢昌 (中石油浙江油田分公司，浙江 杭州 310000)

寻找页岩气储层甜点区是“大多广、强改造、过成熟”型中国南方古生界海相页岩气勘探开发成功的关键，而页岩储层裂缝发育程度直接影响页岩气富集程度与压裂效果。利用宽方位三维地震属性对中国南方海相页岩气勘探开发区中的MA区块的裂缝发育区进行预测。研究表明，探区低产A井处于裂缝极不发育区，需要继续在该区块进行勘查以确定裂缝发育区，从而更好地指导页岩气井位的布设设计。

宽方位三维地震属性；裂缝；甜点区

在页岩气勘探评价过程中，页岩气有利区优选、甜点区预测和压裂效果评估是重要的评价环节和研究内容。页岩气储层的强非均质特性，决定了预测和寻找页岩气甜点区是连续性页岩气藏勘探开发的关键，而页岩储层裂缝发育程度是评价甜点区的重要因素之一[1]。研究表明，利用宽方位三维地震数据的相干属性、相位属性及蚂蚁追踪等技术能够有效识别断层、岩溶陷落柱等地质现象，而如何进一步利用三维地震属性来更加有效地预测页岩储层裂缝成为亟待解决的问题[2]。下面，笔者对宽方位三维地震属性在页岩裂缝发育区预测中的应用进行了研究，以便为有效评价页岩气储层中甜点区分布和井位优化设计提供参考。

1 宽方位三维地震属性

宽方位三维地震叠后偏移数据中对裂缝敏感属性分为3类，分别是相干和相关属性、倾角和倾角方位属性、曲率属性[3]。相干性、相似度、本征特征等几何属性定义了地层和构造的边界，对于高相干性，地震波同相轴在横向上显示是连续的。如果波形发生急剧变化，说明相干性很低，由此揭示断层或喀斯特等地质特征层。

1.1相干和相关属性

为了解相干和相关属性，可以采用以下方法:①第1代相干数据体算法(C1算法),该算法由Inline和Cross-line方向地震道的互相关组成。②第2代相干数据体算法(C2算法)，该算法不使用互相关而使用相似度对地震道进行处理，能够计算出反射截面的倾角和倾角方位。③第三代相干数据体算法(C3算法)，该算法基于本征矢量的原则。

1.2倾角和倾角方位属性

由于倾角和倾角方位属性对地层连贯性以及计算曲率属性等起中间连接作用，其在解释沉积相和结构相等方面具有重要作用，如通过倾角特征能够认识岩层沉积的几何特征具有约束性。

1.3曲率属性

常用曲率属性包括平均曲率、最大曲率、最小曲率、高斯曲率、最大正曲率和最大负曲率，上述曲率属性用二维系数(即长度和延迟)表示，它们从不同角度描述一个表面的弯曲特点。在数学上，将曲线的二阶导数定义为曲率，这适合任何形状的圆弧曲线。

2 应用宽方位三维地震属性预测页岩裂缝发育区

2010年在中国南方四川盆地的一个海相页岩气MA勘探区块中，完成了100km2的宽方位三维地震采集项目。在三维地震勘探前，在探区中部完成了A井钻井和压裂工作。探区属于典型的南方山地丘陵地貌，连绵山脉纵延，悬崖峭壁常见，通过实施宽方位三维观测系统采集并得到较高信噪比的原始地震资料，在叠前去噪、保真保幅处理、精细速度分析以及偏移成像基础上，应用多种对页岩储层裂缝预测敏感的三维地震叠后属性进行裂缝预测。

2.1利用相干属性进行预测

图1 Ts反射层相干属性平面图

图2 KSOM权重图

Ts反射层相干属性平面图分别如图1所示。从图1可以看出，最清晰的断层位于页岩气储层底部的反射层上，包括3个走向的断层：一个东西走向的主断层位于A井北面；一个明显的、较好辨认的北东-西南走向的断层；一个与大断层相连接的北-西北至南-西南走向的不大明显的小断层。上述分析表明，A井位于探区断裂带中部，天然微裂缝较少。

2.2基于神经网络的地震属性预测

神经网络是一种基于大脑结构模拟的自适应统计模型，其中基于核函数的自组织映射方法(KSOM)通过非线性方式自动将高维数据体(多维地震属性值)进行分类，从而反映不同地震响应特征[4]。 上述方法采用100级运行模式(一个10×10的矩阵)。将6种地震属性(相干性、最小曲率、最大曲率、曲率形态指数、瞬时倾角及倾角方位)分类并放入“权重映射”后，得到KSOM权重图(见图2)。由图2可知，最大曲率响应值出现在探区中心靠上的方位，最小曲率响应值出现在探区中心靠右处，瞬时倾角位于探区中心，而相干性则位于探区中央靠左以及探区中心处，这表明上述地震属性对裂缝敏感，而倾角方位和形态指数对裂缝不敏感。

图3 页岩气MA勘查区过A井地震微裂缝相分类剖面图

通过上述研究，建立了页岩气储层评价的5种地震微裂缝相，包括3种地震微裂缝相(表现为高亮颜色的序号为5、300及500的区域)及2种背景相(浅、深蓝色，序号为800及1000的区域)。5种地震微裂缝相反映了5种裂缝发育程度，5、300及500表示裂缝发育程度从强到弱，而背景相800和1000表示裂缝不发育，从而直观地显示MA区块页岩储层裂缝发育情况。

选取过井地震属性微裂缝相剖面有利于分析裂缝发育情况。图3所示为过A井地震叠合相干性属性与地震微裂缝相图，从图3可以看到，A井位于主要目的层Ts2和Ts中裂缝较少分布的部位。此外，Ts裂缝相清晰显示出A 井附近裂缝极不发育(见图4)，而Ts2裂缝相也清晰地表明A 井附近裂缝较少(见图5)。

由于相干属性与断层叠置立体显示图显示探区中部裂缝不发育的状态(见图6)，虽然对A井进行水平井多段压裂改造，但页岩气稳定产量并不理想，其原因可能是井位正处于裂缝不发育区，从而影响页岩气含气丰度和页岩层的渗透性，导致A井页岩气稳定产量较低。

图4 Ts裂缝相平面图 图5 Ts2裂缝相平面图

图6 页岩气MA勘查区相干属性与断层叠置立体显示图

3 结 语

中国南方海相页岩气勘探开发区处于多次构造运动改造区域，整体上属于高成熟、强改造区域。由于页岩岩性致密，孔隙度和渗透率极低，在构造相对稳定区中寻找天然裂缝裂隙发育区，对寻找和指导落实页岩储层甜点区具有非常重要作用。利用宽方位三维地震属性技术对中国南方海相页岩气勘探开发区中的MA区块的裂缝发育区进行预测，结果表明，探区低产A井正处于裂缝极不发育区，需要继续在该区块进行勘查以确定裂缝发育区，以利于页岩气井位的布设设计。

[1]蒋裕强，董大忠. 页岩气储层的基础特征及评价[J].天然气工业, 2010, 30(7):7-12.

[2]张金川，聂海宽，徐波，等.四川盆地页岩气成藏地质条件[J].天然气工业,2008,28(2):151-156.

[3]王世谦, 陈更生, 董大忠，等.四川盆地下古生界页岩气藏形成条件与勘探前景[J].天然气工业, 2009, 29(5):51-58.

[4]Strecker U,Udendata R. Mining of 3D poststack seismic attribute volumes using Kohonen self-organizing maps[J].The Leading Edge,2002，68：22-26.

2013-06-16

张宇生(1974-)，男，硕士，高级工程师，现主要从事物探开发方面的研究。

P631.4

A

1673-1409(2013)26-0068-03

[编辑] 李启栋